Системы абонентского доступа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «СЕТИ СВЯЗИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине:

«Системы абонентского доступа»

на тему:

«Организация беспроводного абонентского доступа на базе оборудования Гудвин-Бородино»

Выполнил

студент гр. 9-29-1 Н.В. Рябцев

Проверил

преподаватель Л.И. Максименкова

ИЖЕВСК, 2003

1. Содержание

Задание на курсовую работу . . . . . . . 3

Введение . . . . . . . . . . 4

1. Схема организации связи и принцип работы системы

«Гудвин-Бородино» . . . . . . . . 7

1.1. Контроллер базовых станций . . . . . . 8

1.2. Базовые станции . . . . . . . . 9

1.3. Мультиплексор базовых станций. . . . . . 10

1.4. Регенератор цифровых потоков Е1 . . . . . 10

1.5. Репитер базовых станций . . . . . . 11

1.6. Терминальные абонентские радиоблоки . . . . 11

1.7. Абонентские устройства . . . . . . 12

1.8. Рабочее место оператора . . . . . . 12

1.9. Подключение системы к ТфОП . . . . . 12

1.10. Управление доступом в системе «Гудвин-Бородино» . 12

1.11. Характеристики системы «Гудвин-Бородино» . . . 13

2. Организация сети абонентского радиодоступа. . . . 15

2.1. Описание радиоинтерфейса . . . . . . 15

2.2. Расчет числа радиоканалов и базовых станций . . . 15

2.3. Подключение системы «Гудвин-Бородино» к ТфОП . . 16

2.4. Размещение оборудования базовой станции и антенн . . 17

3. Прогноз зоны радиопокрытия сети . . . . . 18

3.1. Распространение радиосигнала в пространстве . . 18

3.2. Расчет размеров зоны обслуживания . . . . 19

3.3. Исследование рельефа местности методом

построения топографических профилей . . . . 20

4. Общие положения оценки ЭМС, расчет ЗОЗ и СЗЗ . . . 24

4.1. Общие положения . . . . . . . 24

4.2. Расчет границ санитарно-защитной зоны и зоны ограничения

застройки . . . . . . . . . 25

Заключение . . . . . . . . . 29

Список сокращений и соответствий терминов . . . . 30

Литература . . . . . . . . . . 31

1. Задание на курсовую работу

1. Определить высоту подвеса антенн.

2. Дать рекомендации по применению высотных сооружений для размещения антенн.

3. Рассчитать количество базовых станций для данного числа абонентов.

4. Определить число радиоканалов для одной базовой станции.

5. Определить санитарную зону защиты (СЗЗ) и зону ограничения застройки (ЗОЗ).

6. Рассчитать зону покрытия радиосвязью.

Исходные данные:

1. Мощность объекта – 500 абонентов;

2. Применяемое оборудование – Гудвин-Бородино;

3. Зона покрытия радиосвязью - п. Лоза.

Введение

Сегодня аббревиатура DECT расшифровывается как Digital Enhanced Cordless Telecommunication, или, говоря по-русски - “Цифровая улучшенная беспроводная связь”. Свою “официальную” историю DECT ведет с середины 80-х годов, когда он был впервые представлен в качестве общеевропейского стандарта для бытовых беспроводных телефонов (тогда он назывался Digital European Cordless Telephone). В начале 90-х, а именно в 1991 г., Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) было завершено создание спецификации стандарта DECT. В 1992 г. была выпущена директива ЕС, обязывающая страны, входящие в сообщество, выделить диапазон частот 1880-1900 МГц для приложений DECT, и в том же году был принят Европейский стандарт на радиоинтерфейс DECT (ETS 300 175). С 1993 г. DECT является официальным обязательным стандартом в Европейском союзе). Использование DECT было одобрено и в странах, не являющихся участницами ЕС, после чего в аббревиатуре DECT произошли “перестановки” и слово Enhanced заняло место слова European. Несмотря на то что DECT - европейская разработка, этому стандарту уготована более счастливая (и уж наверняка более долгая) судьба, чем его “сотовому” собрату - GSM (напомню, что в Америке не развит “европейский” GSM 900/1800, там широко применяется притесняемый в России CDMA и совсем не распространенный в Старом Свете GSM 1900). Американский вариант DECT несколько “шире” (больше частотный диапазон и возможна другая модуляция сигнала), чем европейский, поэтому американское оборудование применяется только на Американском континенте, а европейское функционально в любой части света. Одной из наиболее важных характеристик стандарта является набор протоколов общего доступа (GAP), посредством которых осуществляется взаимодействие различных частей DECT-системы. Благодаря этому продукты стандарта DECT от разных производителей должны быть 100% совместимы друг с другом. Это увеличивает конкуренцию между производителями и дает пользователям более широкие возможности в выборе продуктов стандарта. Межстрановое отличие, которое допускает стандарт, должно быть лишь в диапазоне частот, выделенных в каждой конкретной стране для связи этого стандарта. В разных странах под DECT выделены различные частотные диапазоны, в частности, в Европе для DECT пока зарезервирован диапазон частот 1880-1920 МГц (чем шире диапазон частот, тем больше каналов связи можно организовать одновременно). В России, как и в большинстве других стран, был установлен “стандартный” диапазон частот 1880-1900 МГц (он обеспечивает лишь 10 несущих частот). Но вернемся почти на десять лет назад... После завершения всех формальностей потребовалось около 2 лет, прежде чем коммерческие поставки устройств нового стандарта стали заметны на рынке. В 1994 г. объем поставок DECT-оборудования составил всего около полумиллиона устройств. Сегодня это десятки миллионов устройств в год. Оборудование в стандарте DECT выпускают более 40 компаний по всему миру. На российском рынке представлена в основном продукция концерна Siemens и российского производителя - компании Goodwin. Впрочем, можно найти телефоны и от Ericsson или Philips, других, менее “раскрученных” фирм. Технологию DECT часто называют микросотовой системой связи. Как и многие сотовые системы связи, DECT содержит базовые станции (базы) и абонентские устройства, они же мобильные терминалы (в просторечии просто трубки). В зависимости от приложений, количество базовых станций меняется от одной (дома), до сотен, когда требуется обеспечить покрытие больших территорий. В отличие от традиционных сотовых систем, в стандарте DECT размер соты ограничен несколькими сотнями метров. Мощность передатчика в терминале DECT и на базовой станции лимитирована на уровне 10 мВт. Отсюда следуют несколько принципиальных особенностей и отличий DECT. Предельная дальность связи на открытом пространстве составляет около 500 метров. Внутри здания это позволяет перемещаться с телефоном в радиусе около 30-50 метров от базы (все зависит от материала и толщины перегородок). По вертикали сигнал проходит несколько (1-2, реже больше) бетонных перекрытий. Благодаря малой излучаемой мощности DECT является единственной системой связи, разрешенной в Евросоюзе для применения в учреждениях здравоохранения, где влияние электромагнитных помех на медицинское оборудование может привести к непредсказуемым последствиям. Еще одно ограничение стандарта - система поддерживает только малоподвижных абонентов. Такая микросотовая архитектура системы с эффективным механизмом повторного использования частот позволяет поддерживать огромный трафик на единицу площади. Теоретические расчеты показывают, что на территории в 1 кв. км могут одновременно разговаривать 100 000 человек, используя только полосу в 20 МГц рабочего спектра. При этом они не будут мешать друг другу! Таким образом, офисное применение этого стандарта чрезвычайно целесообразно.

Система "Гудвин Бородино" рассчитана на применение в городских и пригородных районах с высокой и средней плотностью абонентов, а также в сельских районах.

Отличительными свойствами системы являются:

• обеспечение беспроводной связью от 50 до 500 абонентов;

• подключение и обслуживание в одной системе как фиксированных абонентов, так и абонентов с локальной мобильностью (со скоростью пешехода в радиусе до 200 м от базовой станции или репитера);

• возможность подключения удаленных абонентов по существующим кабелям с использованием технологии G.SHDSL на расстоянии до 20 км;

• способность поддерживать большой трафик при высоком качестве связи, для чего в системе используются 12-ти канальные базовые станции, чувствительность которых увеличена до -90...-92 dBm при вероятности ошибок 0,001;

• большая дальность действия беспроводного доступа, которая достигнута реализацией в базовых станциях минимальных временных задержек при переходе с канала на канал;

• возможность развертывания нескольких систем в одной зоне за счет интеграции в базовые станции синхронизирующего интерфейса для увеличения количества одновременных разговорных каналов и синхронизации оборудования различных производителей;

• обеспечение высокого качества связи в городских условиях за счет применения кроссполяризационных антенн с различными коэффициентами усиления (Ку= 7.5 ...16 dBi) и с диаграммами направленности от 60° до 120° в горизонтальной плоскости;

• быстрая интеграция оборудования в существующие системы связи;

• высокая надежность и стабильность работы системы за счет повышенной электромагнитной и климатической защиты базовых станций и защиты оборудования при нестабильном сетевом напряжении;

• сетевое техническое обслуживание и мониторинг системы с рабочего места оператора по сети Ethernet или через модем;

• низкая стоимость оборудования на одного абонента.

1. Схема организации связи и принципы работы системы "Гудвин Бородино"

Система "Гудвин Бородино" предназначена для подключения индивидуальных пользователей к телефонной сети общего пользования или сети передачи данных на участке абонентской линии через цифровой радиоканал.

Система "Гудвин Бородино" рассчитана на применение в городских и пригородных районах с высокой и средней плотностью абонентов, а также в сельских районах. Она позволяет обеспечить качественной беспроводной связью от 50 до 500 абонентов.

На рис. 1 представлена схема организации связи в системе "Гудвин Бородино" с одним контроллером базовых станций.

Рис 1.1. Структурная схема системы абонентского радиодоступа "Гудвин Бородино" с подключением к ЦСИС ОП.

В состав системы "Гудвин Бородино" входят:

• Контроллер базовых станций (КБС);

• Базовые станции (БС);

• Мультиплексор базовых станций (МБС);

• Регенератор цифровых потоков E1 (РЦП E1);

• Репитер базовых станций (РБС);

• Терминальные абонентские радиоблоки (ТАРБ);

• Портативные абонентские радиоблоки (ПАРБ);

• Абонентские устройства (АУ);

• Источники бесперебойного питания (ИБП);

• Антенно-фидерные устройства (АФУ);

• Рабочее место оператора (РМО).

1. Контроллер базовых станций

Рис. 1.2. Стойка контроллера базовых станций

Контроллер базовых станций (КБС) обеспечивает функции организации интерфейса с ЦСИС ОП, поддержки протокола в радиоканале (установление соединения, идентификация и т.д.) и обеспечения функционирования сети DECT (поиск абонента, процедура хэндовера в одном кластере, роуминг в многокластерной системе и т.д.).

КБС содержит функциональные блоки для управления всей системой "Гудвин Бородино".

КБС имеет 8 четырехпроводных цифровых потоков Е1 (интерфейс на первичной скорости 2048 кбит/с - PRI) и подключается к ЦСИС ОП через одну или две линии связи Е1 с протоколом сигнализации ЕDSS1. Интерфейс PRI предоставляет 30 каналов связи. Таким образом, в системе абонентского радиодоступа "Гудвин Бородино" к ЦСИС одновременно могут иметь доступ от 30 до 60 абонентов.

Для управления базовыми станциями используется до 6...7 потоков Е1 (в зависимости от количества потоков, задействованных для связи с ЦСИС). При необходимости каждый интерфейс Е1 может быть мультиплексирован на 3 базовые станции. Для этого используется специальный мультиплексор базовых станций (МБС). Один немультиплексированный интерфейс Е1 предоставляет 30 каналов связи с БС, мультиплексированный - от 4 до 12 каналов. К одному КБС может быть подключено (с использованием МБС) максимум 21 БС.

КБС размещен в стандартной 19-ти дюймовой стойке (рис. 2) и питается от сети постоянного тока -60 В. Для обеспечения бесперебойной работы КБС при пропадании напряжения в первичной сети может быть использован источник бесперебойного питания (ИБП).

КБС устанавливается внутри помещений, при этом КБС можно устанавливать в помещениях АТС или выносить, используя имеющиеся у оператора системы передачи.

К одному контроллеру можно подключить до 500 абонентов (однокластерная система связи). Если количество абонентов более 500, то используется несколько КБС, подключенных к одной или разным АТС.

1. Базовые станции

Базовые станции (БС) предназначены для организации радиоканала, обеспечивающего доступ к абонентским радиоблокам.

В состав системы "Гудвин Бородино" могут входить БС двух типов:

• с интерфейсом Е1 (БС-Е1);

• с интерфейсом G.SHDSL (БС- G.SHDSL).

Базовая станция с интерфейсом E1 обеспечивает 12 разговорных каналов при подключении непосредственно к КБС или 10 разговорных каналов при подключении к КБС через МБС. Базовая станция с интерфейсом G.SHDSL подключается к КБС через МБС G.SHDSL-типа. Через одну БС одновременно могут иметь доступ к системе связи 10-12 абонентов.

Максимальное (рекомендуемое) число абонентов, обслуживаемых одной БС, составляет 30-80 абонентов.

Питание базовых станций может осуществляться как дистанционно от МБС, так и от автономного источника. При дистанционном питании сопротивление шлейфа питания не должно превышать 150 Ом.

БС имеет два ВЧ-разъема для подключения АФУ. В системе "Гудвин Бородино" могут использоваться АФУ нескольких типов, что позволяет организуемым системам быть экономически эффективными (для различных вариантов применения). Например, могут быть использованы АФУ с различными коэффициентами усиления антенн (Ку=7,5...16dBi) с диаграммой направленности от 60° до 120° в горизонтальной плоскости. Рекомендуется применение направленной антенны с кроссполяризацией. АФУ могут быть расположены на опорах мачт, на стенах зданий и т.д. При установке в непосредственной близости нескольких АФУ для избежания их взаимовлияния рекомендуется разносить антенны на расстояние больше одного метра.

1. Мультиплексор базовых станций

Мультиплексор базовых станций (МБС) предназначен для разделения/объединения потока Е1, идущего от КБС, на несколько БС.

В состав системы "Гудвин Бородино" могут входить МБС двух типов:

• с интерфейсом базовых станций Е1 (МБС-Е1);

• с интерфейсом базовых станций G.SHDSL (МБС- G.SHDSL).

Мультиплексор базовых станций предназначен для разделения/объединения потока Е1, идущего от КБС и содержащего 30 В-каналов, на 3 направления по 10 В-каналов в каждом. Таким образом, к МБС-Е1 или МБС-G.SHDSL может быть подключено три 10-канальных БС с интерфейсом Е1 или G.SHDSL соответственно. Количество каналов в G.SHDSL-потоках программируется и может составлять от 4 до 12 В-каналов в каждом. Питание МБС-Е1 может осуществляться как от контроллера БС (при удалении до 1.5 км), так и от внешнего источника питания. В последнем случае рекомендуется использовать источник бесперебойного питания. Питание МБС-G.SHDSL осуществляет от внешнего источника питания (рекомендуется использовать источник бесперебойного питания).

1. Регенератор цифровых потоков Е1

Регенератор цифровых потоков (РЦП) предназначен для увеличения дальности расположения БС от КБС. РЦП обеспечивает передачу двух потоков Е1 в обе стороны. Таким образом, с применением РЦП удаление БС от КБС при соединении электрическим кабелем может достигать 3-х км.

Питание РЦП может осуществляться как от контроллера БС (при удалении до 1 км), так и от внешнего источника питания. В последнем случае рекомендуется использовать источник бесперебойного питания.

2. Репитер базовых станций

Репитер базовых станций (РБС) предназначен для ретрансляции сигналов, идущих от БС к ТАРБ и обратно, с целью увеличения дальности расположения ТАРБ от БС, а также с целью создания зон локальной мобильности абонентов с ПАРБ (в радиусе до 200 м от РБС). Питание РБС - автономное от внешнего источника (рекомендуется использовать источник бесперебойного питания).

1. Терминальные абонентские радиоблоки

Терминальный абонентский радиоблок (ТАРБ) предназначен для обеспечения радиодоступа пользователей к базовой станции. ТАРБ представляет собой стационарное устройство стандарта DECT-GAP, имеющее абонентское 2-х проводное окончание (a/b интерфейс) для подключения абонентских устройств (АУ), сертифицированных в системе "Электросвязь" (см. рис. 3).

Рис. 1.3. Состав абонентского оборудования

В качестве ТАРБ используются абонентские радиоблоки стандарта DECT/GAP «Гудвин-Таруса-С» производства концерна "Гудвин".

Для поддержания электропитания ТАРБ при нестабильном сетевом напряжении могут использоваться источники бесперебойного питания (ИБП) «Гудвин UPS 9/2-1» производства концерна "Гудвин".

2. Абонентские устройства

В качестве абонентских устройств (АУ) возможно применение телефонных аппаратов различных типов и производителей с частотным и импульсным набором, а так же факсов и модемов. Кроме того, возможно использование некоторых видов таксофонов. АУ подключаются к ТАРБ через двухпроводные абонентские линии, как к обычной телефонной сети. Скорость передачи данных - до 9,6 кбит/с.

1. Рабочее место оператора

Рабочее место оператора (РМО) предназначено для обеспечения работы оператора по управлению системой (конфигурированию системы, прописке/выписке абонентов), техническому обслуживанию и диагностике оборудования. Компьютер РМО подключается к КБС через модем или сеть Ethernet.

1. Подключение системы "Гудвин Бородино" к телефонной сети общего пользования

Система "Гудвин Бородино" подключается к ЦСИС ОП по интерфейсу на первичной скорости PRI с протоколом сигнализации EDSS1. При подключении к опорной АТС телефонной сети общего пользования (ТфОП) с интерфейсом 2ВСК (R1.5) необходимо использовать конвертор интерфейсов 2ВСК/ЕDSS1; например, конвертор CSM производства ЛОНИИС, имеющий сертификат соответствия Госкомсвязи РФ №ОС/1-Г-82 от 19.12.96.

При подключении к сети ЦСИС тарификация осуществляется средствами опорной АТС. При этом вся информация, относящаяся к тарификации, передается системой связи между терминальным оборудованием и опорной АТС прозрачно.

1.10. Управление доступом в системе "Гудвин Бородино"

В системе "Гудвин Бородино" реализованы два варианта регистрации абонентского оборудования (подписки):

• регистрация "по воздуху" (on air);

• ручная регистрация для некоторых типов ТАРБ.

Европейский Институт стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI) официально присвоил компании "Гудвин" коды производителя и инсталляционные коды оборудования стандарта DECT. На основании этих кодов каждая система связи "Гудвин Бородино" при инсталляции получает свой уникальный код.

Каждый ТАРБ и ПАРБ стандарта DECT также имеет свой уникальный код. В ТАРБ и ПАРБ хранятся коды систем, в которых он зарегистрирован. В КБС хранятся уникальные коды зарегистрированных абонентских радиоблоков. При каждом запросе по определенному алгоритму производится опознавание кодов. При этом коды, которыми обмениваются КБС и ТАРБ (или ПАРБ), передаются по эфиру только после сложения со случайными числами. Это предотвращает несанкционированнное получение и использование данных при текущем контроле воздушного интерфейса.

Оператор имеет возможность управления процессом доступа путем прописки, выписки (ввода, вывода из обслуживания) абонентов системы. Количество прописанных абонентов в системе ограничено конфигурацией ПО контроллера БС и может быть изменено при модернизации системы.

1. Характеристики системы "Гудвин Бородино"

Сведения о емкости системы связи, состоящей из одного кластера, приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

п/п	Наименование	Значение
1.	Максимальное количество линий доступа на первичной скорости к ЦСИС.	2
2.	Максимальное количество БС в системе.	21
3.	Максимальное количество ТАРБ и ПАРБ в системе.	500
4.	Максимальное количество одновременных разговоров в одной БС Е1-типа.	12
5.	Максимальное количество одновременных разговоров в одной БС G.SHDSL-типа.	8
6.	Максимальное количество одновременных разговоров в системе.	60
7.	Максимальное удаление БС Е1-типа от КБС без использования регенераторов, км.	1,5
8.	Максимальное удаление БС Е1-типа от КБС с использованием регенераторов или мультиплексоров, км.	3
9.	Максимальное удаление БС G.SHDSL-типа от КБС (с использованием мультиплексора), км.	19,5
10.	Максимальное удаление ТАРБ от БС без использования репитера, км.	12

Параметры радиоинтерфейса DECT системы связи «Гудвин Бордино» приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

п/п	Наименование	Значение параметра
1.	Диапазон частот
2.	Излучаемая мощность (пиковая)
3.	Средняя мощность излучения передатчика

В табл. 1.3 приведена интенсивность сбоев (Bit Error Rate – BER) в радиоканале DECT системы «Гудвин Бородино».

Таблица 1.3.

п/п	Уровень сигнала на выходе приемника	BER
1.	- 86 дБм
2.	- 92 дБм

Надежность оборудования системы "Гудвин Бородино":

• Среднее расчетное время наработки на отказ оборудования не менее 15 лет.

• Среднее время восстановления повреждения путем замены неисправных блоков без учета времени на локализацию неисправности не превышает 30 минут.

• Срок службы оборудования - не менее 10 лет.

Конфигурирование "Гудвин Бородино" осуществляется с учетом следующих параметров:

• топология местности;

• число обслуживаемых абонентов;

• плотность абонентов;

• требования по избыточности.

2. Организация сети абонентского радиодоступа

2.1. Описание радиоинтерфейса

Принципы организации радиоканала между базовыми станциями и абонентскими радиоблоками (радиоинтерфейс DECT) определяются стандартом ETS 300 175.

Технология DECT использует принцип доступа TDMA/FDMA/TDD – комбинированный способ множественного доступа с временным и частотным разделением каналов (МДВР/МДЧР), а также принцип временного дуплекса (ВД).

Оборудование технологии DECT работает в диапазоне в диапазоне частот 1880 – 1900 МГц, в котором размещены 10 радиоканалов с разносом 1,728 МГц. Значение центральных частот радиоканалов (Fc) определяются по формуле:

где

В оборудовании технологии DECT для организации телефонного канала используется АДИКМ (ADPCM-кодирование) со скоростью 32 кбит/с в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т G.721, 726.

Оборудование технологии DECT предоставляет абоненту прозрачный телефонный канал, обеспечивающий поддержание всех услуг, предлагаемых ЦСИС, и качество речи, эквивалентное проводным абонентским линиям.

Локальная мобильность обеспечивается в пределах 200 метров от базовой станции или репитера.

2.2. Расчет числа радиоканалов и базовых станций

Общая емкость инфраструктуры составляет 500 абонентов.

Считаем, что все абоненты получают услугу телефонии.

Среднюю интенсивность исходящей нагрузки для одного абонента радиодоступа примем равной, а = 0,02 Эрл.

Общая нагрузка создаваемая всеми абонентами, принадлежащих к одной категории предоставляемых услуг, определиться по формуле:

Y=aN, (2.1)

где а = 0,02 Эрл – удельная поступающая интенсивность нагрузки от абонентов,

N – число абонентов предоставляемых услуг.

Y=0,02500=10 Эрл.

С учетом вероятности блокировок 1% по таблице Эрлангов определим число радиолиний: V=18.

Для предоставления услуг телефонии заданному числу пользователей (N=500), необходимо установить две базовых станции, каждая из которых обеспечивает 12 разговорных каналов.

Всего 18 радиолиний из 24 возможных используются для передачи трафика, т.е. имеется возможность для дальнейшего подключения абонентов.

2.3. Подключения системы «Гудвин-Бородино» к ТФОП

Система «Гудвин-Бородино» подключается к ЦСИС ОП по интерфейсу на первичной скорости PRI с протоколом сигнализации EDSS1.

Контроллер базовых станций имеет 8 четырехпроводных цифровых потоков Е1 (интерфейс на первичной скорости 2048 кбит/с - PRI) и подключается к ЦСИС ОП через одну линию связи Е1 (в данном случае) с протоколом сигнализации EDSS1. Интерфейс PRI предоставляет 30 каналов связи. Таким образом, в системе абонентского радиодоступа «Гудвин Бородино» к ЦСИС одновременно могут иметь доступ 30 абонентов.

Контроллер базовых станций устанавливается в кроссе АТС п. Игра. В качестве среды передачи между контроллером базовых станций и базовыми станциями может быть использован волоконно-оптический кабель (ВОК). Тогда для системы передачи по ВОК может быть использован мультиплексор Optimux-XLE1 [6], предлагаемый фирмой RAD Data Communications. Мультиплексор Optimux-XLE1 обеспечивает объединение до 12 каналов Е1 для передачи по одному каналу Е3 на расстояние до 110 км, что идеально подходит для данного проекта – обеспечивается требуемая загрузка 2Е1 с учетом развития на будущее. Возможная схема организации связи представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Схема организации связи

2.4. Размещение оборудования базовой станции и антенн

Для радиопокрытия п. Лоза ставится мачта с площадкой для расположения оборудования: двух базовых станций и мультиплексора.

Критерием выбора места установки базовых станций является непосредственная близость к антеннам – минимальная длина антенного фидера (не более 10 м).

При выборе места расположения антенн руководствуемся следующими положениями: расстояние от места установки антенны ТАРБ до места установки антенн базового оборудования не должно превышать 5 км; трасса радиолинии должна быть открытой (сектор прямой видимости не закрыт ветвями деревьев, строениями и т.д.).

Высота подвеса антенн будет определена далее при прогнозировании зоны радиопокрытия сети. Для покрытия п. Лоза достаточно использовать две секторных антенны с диаграммой направленности порядка 60⁰ каждая. Для решения поставленной задачи можно использовать две секторные антенны с диаграммой направленности по 60⁰, входящие в состав стандартного оборудования «Гудвин-Бородино».

Используем антенный кабель марки RG-8X с волновым сопротивление 50 Ом, длина антенного кабеля должна быть не более 10 метров.

Базовые станции имеют брызгозащитный, пыленепроницаемый корпус, т.е. их можно эксплуатировать на открытом воздухе.

Устанавливаются базовые станции имеющие интервал рабочих температур –25…+55⁰С, т.е. базовые станции для установки вне помещение. Т.к. климат довольно суровый в Удмуртии, то БС помещаются в специальные термошкафы.

Термошкаф базовых станций позволяет эксплуатировать БС при температуре окружающей среды от –40 до +55⁰С. Шкаф обеспечивает дополнительную теплоизоляцию БС.

Питание базовых станций может быть организовано как дистанционно,так и от автономного источника. При дистанционном питании сопротивление шлейфа линии не должно превышать 70 Ом при напряжении питания – 60В.

3. Прогноз зоны радиопокрытия сети

1. Распространение радиосигнала в пространстве

Как и обычных проводных сетях, в беспроводных телекоммуникационных сетях имеется передатчик и приемник. Но в то время как в проводных сетях сигнал может распространяться по проводам, в беспроводных сетях нет кабелей , определяющих направление распространение сигнала. Если провод не поврежден, то он обладает одинаковыми характеристиками в любой точке, в случае беспроводной связи такое возможно лишь в вакууме, когда между приемником и передатчиком нет вещества.

В этом случае существуют следующие зоны распространения:

• Зона передачи – в пределах некоторого радиуса происходит передача и приемник способен установить связь с передатчиком;

• Зона детектирования – в пределах радиуса распространения возможно детектирования передачи, т.е. передаваемая мощность достаточно велика, но для установления связи количество ошибок оказывается слишком велико;

• Зона помех – в пределах третьего радиуса передатчик фактически препятствует другим передачам, создавая лишь фоновый шум.

Но при реальной передаче следует учитывать:

• атмосферные помехи (дождь, снег, туман, пыль);

• блокирование или экранирование радиосигналов препятствиями, сравнимыми с длиной волны;

• дифракция радиоволн, происходит преломление радиосигнала на пути распространения.

На распространение радиоволн вблизи поверхности земли влияют вертикальные изменения в показателе преломления атмосферы . По причине рефракции радиоволны проходят по изогнутым путям в вертикальной плоскости . Величина кривизны пути меняется со временем из -за изменения давления , температуры и влажности . При нормальных условиях распространения траектория радиолуча изгибается так , что имеет форму дуги , выгнутой к земле , и радиогоризонт расширяется . Однако , когда градиент рефракции увеличивается , траектория луча изгибается в обратную сторону , что приводит к уменьшению радиогоризонта . Когда трасса радиосвязи проходит низко над поверхностью земли могут появиться дополнительные дифракционные потери на наземных препятствиях . Например , если ось луча только касается препятствия , затухание сигнала может составить от 6 до 20 дБ , в зависимости от типа поверхности . В критических случаях препятствие может фактически закрывать весь радиолуч . В этом случае пропадает прямая видимость между передающей и приемной антеннами и принимаемый сигнал может стать настолько слабым , что связь перестанет функционировать .

Необходимо гарантировать достаточный просвет для самого худшего низкого луча на трассе .

3.2. Расчет размеров зоны обслуживания

Статистические модели Окамуры и Хаты оказывается несправедливыми вблизи от передающей антенны в пределах расстояний до тысячи метров.

Эти модели представля­ют собой некоторые простые математические соотношения, выражающие зависимость так называемых основных потерь передачи L_B от расстояния d между передающей и приемной антеннами. Так для случаев наружного размещения как базовой, так и абонент­ских антенн рассмотрены две модели:

1. При наличии прямой видимости между антеннами в 75% случаев:

, d>10 , (3.1)

1. При отсутствии прямой видимости в 25% случаев:

, d>10, (3.2)

В эти выражения величина d подставляется в метрах, при этом значение L_В получа­ется в децибелах.

Максимальный продольный размер зоны радиопокрытия, соответствующий наилучшей взаимной ориентации базовой и абонентской антенн, определяется из соотно­шения:

L_B=B , дБ, (3.3)

где В - так называемый бюджет радиолинии, определяющий максимальную величину допустимых основных потерь передачи при заданных параметрах аппаратуры.

Основное расчетное соотношение для определения В:

, дБ, (3.4)

где Р_t = 24 дБм - пиковая излучаемая мощность канала;

P_r = - 86 дБм - чувствительность приемника (реальная);

D_r = 10 дБм - защитное отношение (типовое);

G_t = 16 дБм - коэффициент усиления базовой антенны;

G_r = 10 дБм - коэффициент усиления абонентской антенны.

При наружном размещении базовых антенн и соблюдении условий прямой видимости расчет основных потерь передачи L_В на территориях с застройкой сельского типа следует производить на основании модели распространения описываемых формулами (3.1, с.19) и (3.3, 3.4), в соответствии с которыми размер зоны обслуживания проектируемой системы фиксированного радиодоступа будет определяться выражением:

, м. (3.5)

Используя данное выражение, а так же заданные энергетические характеристики радиолинии, реальные чувствительности передатчика и приемника определим предполагаемую зону радиопокрытия проектируемой сети:

м. (3.6)

Рассчитаем также зону покрытия при отсутствии прямой видимости используя формулы (3.2, с.19) и (3.3, 3.4):

м. (3.7)

Максимальный продольный размер зоны радиопокрытия, соответствующий наличию условий прямой видимости и оптимальной взаимной ориентации базовой и абонентской антенн, в рассматриваемом случае составляет приблизительно 4,47 км.

Размер зоны обслуживания проектируемой системы фиксированного радиодоступа определяемый формулой (3.6, с.20) является прогнозируемым и может изменяться. Следует подчеркнуть, что при достаточно плотной застройке, а также сложном рельефе местности максимальная расчетная дальность обычно не реализуются из-за невыполнимости условия прямой видимости и, напротив, при малоплотной и малоэтажной застройке размеры зоны покрытия будут превосходить приведенные значения.

1. Исследование рельефа местности методом построения топографических профилей

Для определения реальной формы зоны обслуживания проектируемой системы фиксированного радиодоступа необходимо проведение исследований рельефа местности в пределах прогнозируемой зоны радиопокрытия. Исследование рельефа местности осуществляется по географическим картам методом построения топографических профилей.

Построение топографических профилей должно производиться через каждые 15 градусов в соответствии с требованиями точности оценки рельефа местности, с учетом высоты лесонасаждений и плотности городской застройки в различных частях города.

В данной курсовой работе построено 2 топографических профиля в основных направлениях, тем не менее, они достаточно полно представляют картину рельефа зоны радиопокрытия. Профили представлены на рис. 3.1 (с.22), 3.1 (с.23).

Анализ полученных двух топографических профилей не выявил наличие в пределах прогнозируемой зоны радиопокрытия, так называемых «мёртвых зон» - зон отсутствия прямой видимости. Связано это с достаточно равномерным рельефом местности. Также на основе анализа построенных профилей видно, что 50 м является достаточной высотой подвеса антенн.

4. Общие положения оценки ЭМС, расчет ЗОЗ и СЗЗ

1. Общие положения

Оценка ЭМС РЭС включает расчет численных значений необходимых разносов по частоте и расстоянию потенциально несовместимых РПД и РМП, при которых в условиях воздействия РП обеспечивается функционирование РЭС с требуемым качеством. Результаты, полученные для конкретных РЭС с учетом принятой модели распространения радиоволн, представляют собой верхние значения без учета влияния рельефа местности.

Расчет уровней плотности потока мощности (ППМ) электромагнитного поля (ЭМП) от базовой станции БС радиодоступа выполняется в соответствии с «Федеральными санитарными правилами, нормами и гигиеническими нормативами», утвержденными постановлением Госкомсанэпидемнадзора России 08.05.96г. (СанПиН 2.24/2.1.8.055-96), «Методическими указаниями по определению уровней электромагнитного поля в местах размещения средств телевидения и ЧМ-радиовещания» утвержденными Главным Государственным санитарным врачом Российской Федерации 02.02.96г., МУК 4.3.045-96 и «Методическими указаниями по определению уровней электромагнитного поля в местах размещения средств и объектов сухопутной подвижной радиосвязи ОВЧ и УВЧ диапазонов», утвержденными Главным Государственным санитарным врачом Российской Федерации 02.02.96г., МУК 4.3.046-96 (для БС).

В целях защиты населения от воздействия электромагнитных излучений радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), создаваемых ПРТО, устанавливаются санитарно-защитные зоны и зоны ограничения застройки. Санитарно-защитной зоной (СЗЗ) является площадь, примыкающая к территории ПРТО. Внешняя граница санитарно-защитной зоны определяется на высоте 2м от поверхности земли по предельно допустимому уровню (ПДУ) ЭМИ РЧ, который для всех групп населения на территории жилой застройки и мест общего пользования составляет 10мкВт/см² (СанПиН 12.2.4/2.1.8.055-96).

Санитарно-защитная зона устанавливается с учетом перспективного развития объекта и населенного пункта, и отсчитывается от антенны.

Зоной ограничения застройки (ЗОЗ) является территория, где на высоте более двух метров от поверхности земли интенсивность ЭМИ РЧ превышает ПДУ, который для всех групп населения составляет 10мкВт/см² (СанПиН 2.2.4/2.1. 8.055-96). Внешняя граница зоны ограничения застройки определяется по максимальной высоте зданий перспективной застройки, на высоте верхнего этажа которых интенсивность ЭМИ РЧ не превышает ПДУ.

Санитарно-защитная зона и зона ограничения застройки определяются расчетным путем и уточняются путем измерений плотности потока мощности электромагнитного поля.

Территорию 303 разрешается использовать для размещения застройки функционального различного назначения только при условии соблюдения предельно-допустимых уровней в местах пребывания людей.

Расчеты выполнялись на основании исходных данных и технических характеристик оборудования системы фиксированного абонентского радиодоступа «Гудвин-Бородино».

4.2. Расчет границ санитарно-защитной зоны и зоны ограничения застройки

Исходные данные для расчета СЗЗ и ЗОЗ представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

1.	Тип передающей антенны	Секторная
2.	Диапазон рабочих частот	1880-1900МГц
3.	Мощность на входе антенно-фидерного тракта	250мВт
4.	Коэффициент усиления антенны	16 дБ
5.	Азимуты ориентации антенны диаграммы направленности	60о
6.	Высота подвеса антенны от уровня земли	50м
7.	Ширина диаграммы направленности: в горизонтальной плоскости в вертикальной плоскости	60о 2,5о

Расчет электрической составляющей ЭМП БС сухопутной радиосвязи производится в соответствии с методическими указаниями МУК 4.3.045-96. Границы СЗЗ и ЗОЗ определяются на основе санитарных норм по известному распределению ЭМП.

Пересчет электрической составляющей ЭМП в плотность потока мощности (ППМ) производится по формуле:

, В/м, (4.1)

где Е - значение электрической составляющей напряженности ЭМП.

_{, В/м,} (4.2)

где:

Р - мощность на входе антенно-фидерного тракта, Вт;

G - коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя, определяемый в направлении максимального излучения;

П_афт - коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте ;

R - расстояние от геометрического центра антенны до точки наблюдения в м;

F() - нормированная ДН в горизонтальной плоскости;

F() - нормированная ДН в вертикальной плоскости;

К_ф- множитель ослабления, учитывающий влияние отражающих поверхностей в условиях городской застройки (К_ф = 1,15....1,3).

Подставляя выражение (4.2, с.25) для электрической составляющей ЭМП БС в формулу (4.1, с.25) для ППМ ЭМП получаем следующее выражение:

, В/м, (4.3)

При F() = 1, рассматривается распределение ППМ в горизонтальной плоскости ДН.

При F() = 1, рассматривается распределение ППМ в вертикальной плоскости ДН.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) ППМ ЭМП для данного диапазона составляет 10мкВт/см², следовательно, из формулы (4.3) можно определить расстояние в максимуме ДН, на котором этот уровень превышается:

, м, (4.4)

где ПДУ - предельно допустимый уровень ППМ ЭМП для данного диапазона (10мкВт/см²).

Вычислим коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте.

В качестве фидера выбираем коаксиальный кабель RG-8X.

Параметры кабеля представлены в таблице 4.2 (с.27).

Таблица 4.2

Параметры кабеля RG-8X [5]

Конструкция
Внутренний проводник	Cu	d=19/0,287 мм
Диэлектрик	FPE	d=3,97 мм
Внешний проводник	Al-PET	d=16X8/0,127 мм
Оболочка	NC-PVC	d=6,15 мм
Электрические
Волновое сопротивление	50 +/- 2 Ом
Емкость	110 пФ/м
Критическая частота	5300 МГц
Пиковое. р/ч напряжение	3,2 кВ
Пиковая мощность	89 кВт
Механические
Масса	530 кг/км
Макс. сила натяжения	1800 H
Мин. радиус изгиба- однократный	120 мм
Мин. радиус изгиба- многократный	250 мм
Рабочий температурный диапазон *	-40...+70 град.С
* Официально потверждена испытаниями хладостойкость при минус 60 град.С. по методике ГОСТ 11326.0-78

.

G=16 дБ=39,81.

Подставив значения в формулу (4.4, с.26), получим:

.

В результате вычислений граница зоны ограничения застройки для базовой станции беспроводного радиодоступа системы «Гудвин-Бородино» по предельно допустимому уровню (10мкВт/см²) в направлении максимума ДН составит R=35,16м.

Результаты расчетов и построений показывают:

• внешняя граница ЗОЗ по высоте 50 м от земли для приемо-передающих антенн составит 35,16м.

• СЗЗ от работы приемо-передающих антенн отсутствует.

Так как антенны базовой станции установлены на высоте – 50м, а максимальный радиус опасной зоны не превышает 35,16м специальных мер по организации СЗЗ и ЗОЗ не требуется.

Результаты расчетов интенсивности ЭМИ РЧ на прилегающей к приемо-передающим антеннам системы фиксированного абонентского радиодоступа позволяют сделать следующие выводы:

• Санитарно-защитная зона, определяемая на высоте 2м от поверхности земли по ПДУ=10мкВт/см² отсутствует.

• Максимальная протяженность зон ограничения застройки составляет –35,16м.

• Работа проектируемой системы не создает опасности для здоровья населения и обслуживающего персонала на прилегающей к ПРТО территории, поскольку уровни ЭМИ РЧ в местах возможного их нахождения будут существенно ниже допустимых норм.

• Проведение ремонтных и настроечных работ антенн допускается только при выключенных передатчиках базовой станций.

Вредные выбросы от технологического оборудования отсутствуют. Это позволяет сделать вывод о безопасности проектируемого оборудования.

Заключение

В представленной курсовой работе была рассмотрена задача по организации сети фиксированного абонентского радиодоступа в п. Лоза на базе оборудования «Гудвин-Бородино».

Организация сети фиксированного абонентского радиодоступа на базе системы «Гудвин-Бородино» позволяет предоставлять услуги связи в труднодоступных и удаленных местах, где прокладка кабеля является не эффективной и дорогостоящей с наименьшими затратами.

В курсовой работе описан состав оборудования.

В ходе выполнения курсовой работы были выполнены следующие задачи:

• определено, что для предоставления услуг телефонии для 500 абонентов необходимо две базовые станции системы «Гудвин-Бородино»;

• для покрытия п. Лоза необходимо поставить мачтовое сооружение и две секторные антенны по 60⁰, образующие общий сектор покрытия 120⁰;

• рассчитан радиус секторной зоны радиопокрытия сети, составивший 4,47 км, а также построены топографические профили, позволяющие более точно определить зону радиопокрытия;

• определено, что санитарно-защитная зона отсутствует, а протяженность зоны ограничения застройки составляет 35,16м;

• даны рекомендации по размещению оборудования, высоте подвеса антенн (50м), а также использование среды и системы передачи для организации связи контроллера базовых станций и базовых станций (волоконно-оптический кабель и мультиплексор Optimux-XLE1 соответственно);

• в качестве антенно-фидерного тракта выбран коаксиальный кабель RG-8X, протяженностью 10м.

Список сокращений и соответствий терминов

Русскоязычный термин	Англоязычный термин
БС	Базовая станция	RBS	Radio Base Station
БлС	Блок сопряжения
БРБ	Базовый радиоблок	FP	Fixed Part
КБС	Контроллер базовых станций	RBC	Radio Base station Controller
ЦСИС	Цифровая сеть с интеграцией сервиса	ISDN	Integrated Service Digital Network
ТАРБ	Терминальный абонентский радиоблок	RNT	Radio Network Terminator
ПАРБ	Портативный абонентский радиоблок	PP	Portable Part
РРБ	Радиораспределительный блок	RDU	Radio Distribution Unit
САУ	Система административного управления
ТО	Техническое обслуживание		Maintenace
	Интерфейс на первичной скорости (2048 кбит/с) 30B+D	PRI	Primary Rate Interface
	Интерфейс на базовой скорости (144 кбит/с) 2B+D	BRI	Base Rate Interface
	Цифровая европейская беспроводная телекоммуникация	DECT	Digital European Cordless Telecommunications
		MAC	Medium Access Control
		NWK	Net Work
	Центральное устройство управления базового блока	CCPF	Central Control Fixed Part
АИКМ	Адаптивная импульсно-кодовая модуляция	ADPCM	Adaptive Differential Pulse Code Modulation
ИКМ	Импульсно-кодовая модуляция	PCM	Pulse Code Modulation
УК	Управляющий контроллер
РМО	Рабочее место оператора
АУ	Абонентское устройство
АФУ	Антенно-фидерное устройство
ССГС	Спутниковая система глобальной синхронизации
АЛ	Абонентская линия
КИ	Конвертер интерфейсов
	Беспроводная местная линия	WLL	Wireless Local Loop
	Микроконтроллер	MC	Micro Controller
ОЗУ	Оперативное запоминающее устройство	RAM	Random Access Memory
ПЗУ	Постоянное запоминающее устройство	ROM	Read Only Memory
	Многоканальный контроллер пакетного режима	MBMC	Multichannel Burst Mode Controller

Литература

1. Гольдшейн Б.С. Протоколы сети доступа. Том 2 – М.: Радио и связь, 1999. – 317 с.: ил.

2. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Мобильные ТелеСистемы – Эко-Трендз, 1997. – 239 с.: ил.

3. Мирошников Д. Г. Решения беспроводного доступа. – М.: Связь и бизнес, 1996. – 60 с.: ил.

4. http://www.alloplus.ru

5. http://www.printex.narod.ru/anli/prod05/rg-8x.htm

6. http://www.rad.ru

7. http://www.goodwin.ru

8. http://www.ctt-group.ru